Purga ou cozimento alcalino

Nas fibras de algodão estão presentes cerca de 10% de impurezas, sendo que entre elas estão gorduras, ceras, pectinas, pigmentos corantes e sais minerais, os quais conferem à fibra um caráter hidrófobo e impedem as operações de beneficiamento. A purga consiste na lavagem dos fios, tecidos ou malha com a finalidade de retirar da superfície das fibras algumas impurezas como as ceras naturais, os óleos lubrificantes ou agentes de pós ensimagem, que podem prejudicar a uniformidade de umectação dos fios nas etapas seguintes. A higroscopicidade do fio é

fundamental para assegurar a livre penetração e fixação das soluções de corantes (ARAÚJO; CASTRO, 1987; PICCOLI, 2014).

O cozinhamento alcalino consiste na aplicação de uma solução de hidróxido de sódio de 10 a 50 g.L-1, em presença de detergente com bom poder dispersante, seguido de enxágue com água fervente para assegurar a eliminação de ceras emulsionadas sem haver coagulação (ARAÚJO; CASTRO, 1987).

Nesse processo podem ser formados diversos poluentes orgânicos, dependendo da fibra utilizada, como: resíduos de desinfetantes e inseticidas; hidróxido de sódio; surfactantes; ceras; gordura; pectina; sabão; engomantes; óleos; e solventes (DOS SANTOS et al., 2007a; WANG et al., 2011).

2.1.4 Alvejamento

Esse processo tem como finalidade eliminar o corante natural que se encontra sobre as fibras, bem como resto de cascas, quando se deseja obter um tecido acabado na cor branca ou tinto com cores claras. O alvejamento é feito com agentes oxidantes como o peróxido de hidrogênio, o clorito de sódio ou o hipoclorito de sódio. A escolha do agente oxidante depende do tipo de fibra e do equipamento utilizado. Nesta etapa, deve ser considerada a utilização de alguns produtos auxiliares, sendo fundamental a adição de produtos sequestrantes de ferro e magnésio, a fim de impedir que ocorram oxidações localizadas (manchas ou furos no tecido). Os produtos sequestrantes que podem ser usados são a etilenodiamina tetra-acetato (EDTA), o ácido dietilenotriaminapentaacético (DTPA), os fosfonatos, os acrilatos, o ácido cítrico ou ácido oxálico e seus derivados (BELTRAME, 2000).

Quando o alvejamento é feito com soluções de peróxido de hidrogênio a estabilidade das soluções é limitada, e tanto menor quanto maior for a alcalinidade. Para aumentar a estabilidade, adiciona-se um estabilizador como o silicato de sódio, podendo-se acrescentar também um estabilizador orgânico (tensoativo) que potencializa a ação do silicato, e fosfato trissódico (ARAÚJO; CASTRO, 1987).

Após a aplicação do alvejante é feito um enxágue, neutralização (normalmente feita com ácido clorídrico), novo enxágue e um tratamento anticloro, com redutores (como o bissulfito de sódio) ou oxidantes (como o peróxido de hidrogênio). Esse tratamento é necessário para evitar a formação de cloraminas, as quais degradam a celulose (ARAÚJO; CASTRO, 1987).

O EDTA e o DTPA são compostos de difícil degradação e podem passar sem serem degradados no sistema de tratamento de efluentes comum. A habilidade de formar complexos estáveis com metais torna ainda mais sério o problema do uso desses compostos, pois eles podem mobilizar os metais pesados presentes no efluente e liberá-los no corpo receptor (MARECHAL et al., 2012).

2.1.5 Mercerização

A mercerização é um tratamento utilizado para fibras de algodão ou linho. Consiste em aplicar uma solução concentrada de soda cáustica, a frio, sob tensão. Sua finalidade é conferir ao tecido maior brilho, estabilidade dimensional, resistência mecânica, maior absorção de água e corantes e deixar a superfície mais lisa, macia. A impregnação é feita com a presença de tensoativos (umectantes), para acelerar a penetração na fibra, como álcoois etoxilados e sulfatados, ou etoxilados e fosforados para suportarem a alta alcalinidade do processo (ALCÂNTARA; DALTIN, 1996).

Após a impregnação são realizadas sucessivas lavagens das fibras. Entretanto, devido à afinidade da soda cáustica com a celulose, não é possível eliminá-la totalmente com os enxágues. Se houver a necessidade de que o tecido esteja neutro para a etapa sucessiva, deverá ser realizada uma neutralização, normalmente utilizando ácido acético, seguida de enxágue para retirar o excesso de ácido (BELTRAME, 2000).

Os possíveis poluentes orgânicos formados nesse processo são o hidróxido de sódio e sais (DOS SANTOS et al., 2007a).

2.1.6 Tinturaria

O tingimento é o processo de aplicação de corantes aos substratos têxteis, visando modificar ou adicionar cor aos mesmos. Essa etapa envolve uma grande variedade de corantes e auxiliares de tingimento. A escolha do corante adequado depende de vários fatores como a afinidade, a igualização ou uniformidade da cor, a resistência aos agentes desencadeadores do desbotamento (solidez) e a economia.

Segundo Alcântara e Daltin (1996), o processo de tingimento consiste em três etapas:

 Transferência de massa do corante da solução para a superfície da fibra podendo ser feito por esgotamento ou

impregnação. A solução do corante que entra em contato com a fibra tem sua tensão superficial reduzida por tensoativos.

 Fixação: pode ocorrer pela reação entre o corante e o tecido, pela alteração da fibra de um estado inchado para um mais compacto ou pela transferência do corante na forma solúvel para o interior das fibras e retenção do mesmo, por posterior modificação estrutural para a forma insolúvel do corante.  Tratamento final: lavagem a quente com detergentes para

retirar o excesso de corantes, seguido de enxágues em banhos correntes.

O tingimento depende de vários fatores como tempo, temperatura, aditivos químicos e pH. Existem diversos aditivos químicos, como é possível observar no Quadro 1 sendo que os tensoativos são de fundamental importância.

Os possíveis poluentes orgânicos formados a partir das substâncias utilizadas como auxiliares no processo de tinturaria são: aminas etoxiladas; alquilfenóis etoxilados, compostos de amônio quaternário, produtos de condensação dos sais de cianamida-amônia; copolímeros dos ácidos acrílico e maleico; EDTA; DTPA;

etilenodiaminatetra(ácido metilenofosfônico); e

dietilenotriaminapenta(ácido metileno-fosfônico). Todos esses compostos são solúveis em água e não são biodegradáveis, os quais podem passar não transformados ou parcialmente degradados pelo tratamento de efluentes. Alguns deles são tóxicos, como as aminas quaternárias, ou podem gerar metabólitos que podem afetar a cadeia de reprodução no ambiente aquático (MARECHAL et al., 2012).

Quadro 1 – Principais auxiliares químicos do processo de tingimento.

Produto Função Base química

Umectante Homogeneíza e acelera a hidrofilidade do tecido, evitando a formação de manchas

Nonilfenol etoxilado Ácidos graxos etoxilados Antiespumante Evita o transbordamento do banho de corante pela

formação de espuma

Emulsões de silicone Hidrocarbonetos alifáticos Umectante de baixa espuma Evita a formação de espuma Álcool graxo etoxilado e

propoxilado Sequestrador Evita que os metais presentes na água precipitem

os corantes ou manchem os tecidos Acrilatos, ácido cítrico, EDTA Ajuste de pH Ajusta o pH da solução para que ocorra a reação

fibra/corante

Carbonato de sódio, hidróxido de sódio, ácidos acético e sulfúrico Eletrólitos Aumenta a força iônica do meio facilitando a

montagem do corante

Cloreto de sódio e sulfato de sódio

Retardamento de transferência de massa do corante da solução

para a superfície das fibras ou igualizante

Evita o tingimento muito rápido das partes mais expostas do tecido, ajudando na uniformidade do

tingimento

Éteres poliglicólicos, naftaleno sulfonato de sódio, cloreto de

sódio, sulfato de sódio Dispersantes Usados para dispersar corantes não solúveis em

água Tensoativos em geral

Insolubilizantes de corantes Fazem com que o corante solubilizado se torne novamente insolúvel por oxidação

Peróxido de hidrogênio, nitrito de sódio

Removedores de corantes não fixados; solubilizantes

Eliminam os corantes não fixados às fibras através da solubilização destes

Hidrossulfito de sódio, sulfeto de sódio

Transportadores “Carriers” Facilitam o transporte do corante à fibra

aumentando a absorção por inchamento Organoclorados Fonte: ALCÂNTARA; DALTIN, 1996.

2.1.6.1 Corantes

Os corantes são compostos constituídos por um grupo cromóforo, o qual é responsável pela cor, e um grupo funcional, o qual se liga às fibras do tecido. As moléculas de corante são um grande problema nos efluentes, pois absorvem a luz e reduzem a sua penetração o que, por sua vez, detém as reações fotossintéticas subaquáticas inibindo o crescimento de organismos vivos (GARG et al., 2004).

A principal origem dos efluentes gerados das indústrias têxteis é proveniente dos processos de lavagem e tingimento. Durante o processo de tingimento, cerca de 1 litro de água é utilizado por quilograma de roupa (GARG et al., 2004). A cor é a primeira característica a ser notada na água, permitindo que os contaminantes se tornem visíveis mesmo em concentrações muito baixas.

Avalia-se que na produção têxtil existam perdas de corantes devido aos descartes do fundo dos reatores ou restos em tubulações e que, no seu uso, haja também uma perda mais significativa, já que nem todo corante que é aplicado no banho químico dos tingimentos é efetivamente transferido para a superfície das fibras têxteis. Guaratini e Zanoni (2000) mencionam que em média 10-20% dos corantes têxteis sejam descartados em efluentes, devido às perdas ocorridas durante o processo de fixação às fibras. Destacam-se, entretanto, os grandes avanços tecnológicos na síntese de novos corantes, de alta eficiência de fixação às fibras, os quais ajudam a diminuir o impacto ambiental causado pelo seu uso.

Os corantes podem ser agrupados em diferentes categorias de acordo com suas estruturas químicas e com o método pelo qual são aplicados (Quadro 2). Em água, os corantes podem ser catiônicos, aniônicos ou anfotéricos de natureza iônica. Os corantes da classe azo (-N=N-), encontrados nos corantes ácidos, diretos, dispersos, básicos, mordentes e reativos representam cerca de 60% dos corantes atualmente utilizados no mundo (SOUZA; PERALTA-ZAMORA, 2005; VELOSO, 2012). De acordo com a Associação Brasileira da Indústria Química (ABIQUIM) a utilização de corantes no Brasil concentra-se principalmente nos corantes reativos para fibras celulósicas que respondem por 57 % do mercado, seguidos pelos corantes dispersos com 35%, poliamida, com 3% e acrílico, com 2% (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA QUÍMICA, 2011).

A degradação dos corantes é difícil devido às suas estruturas complexas, visto que eles são feitos para serem particularmente resistentes ao desbotamento por exposição à luz solar, ao suor, à água e

à digestão aeróbia (MCKAY; SWEENEY, 1980). Devido a essa resistência, os corantes sintéticos não podem ser eficientemente descorados por processos biológicos tradicionais. Esse efeito é nocivo ao meio ambiente, alterando a absorção da luz nos corpos hídricos, além de ser tóxico. Assim, certo número de métodos biológicos e físico- químicos tem sido desenvolvido para uma remoção eficiente dos corantes industriais. Entre eles, se destaca a adsorção por carvão ativado ou por adsorventes feitos a partir de materiais alternativos de baixo custo.

Os adsorventes alternativos têm se mostrado muito eficientes na remoção de corantes de efluentes da indústria têxtil, sendo demonstrado que com recursos relativamente baixos é possível minimizar a agressão aos recursos hídricos (DINIZ, 2005; VASQUES, 2008; SONAI, 2012; VASQUES, 2012; LEAL, 2014).

A estabilidade dos corantes da classe azo em condições aeróbias depende da estrutura da molécula. Em condições anaeróbias esses corantes quebram formando aminas aromáticas, os quais não são metabolizados em condições anaeróbias, mas são facilmente degradados em condições aeróbias (NETPRADIT et al., 2003; SENTHILKUMAAR et al., 2006). As aminas carcinogênicas que podem ser formadas pela quebra dos corantes da classe azo são: 4-aminodifenil; benzidina; 4- cloro-o-toluidina; 2-naftilamina; o-aminoazotolueno; 2-amino-4- nitrotolueno; p-cloroanilina; 2,4-diaminoanisol; 4,4’- diaminodifenilmetano; 3,3’-diclorobenzidina; 3,3’-dimetóxibenzidina; 3,3’-dimetilbenzidina; 3,3’-dimetil-4,4’-diaminodifenilmetano; p- cresidina; 4,4’-metileno-bis-(2-cloroanilina); 4,4’-oxidianilina; 4,4’- tiodianilina; o-toluidina, 2,4-diaminotolueno; 2,4,5-trimetilanilina; 4- aminobenzeno; e o-anisidina (MARECHAL et al., 2012; GHALY et al., 2014). Os corantes azo também podem formar os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) conhecidos como fenilbenzotriazóis (PBTA) (KUMMROW; UMBUZEIRO, 2008).

Quadro 2 – Classificação, aplicação e características dos corantes segundo os processos de tingimento. Classe do

corante Aplicação Características

Reativos Fibras proteicas; fibras

celulósicas; poliamidas Tem alta solubilidade em água e confere maior estabilidade na cor do tecido tingido. Básicos Fibras acrílicas São catiônicos; solúveis em água. Tem toxicidade aguda para peixes, principalmente os que

apresentam a estrutura tri-aril-metano. Ácidos Fibras proteicas;

poliamidas São aniônicos; solúveis em água. Apresentam grupos sulfônicos e ácidos carboxílicos. Diretos Fibras proteicas; fibras

celulósicas; poliamidas

É constituída principalmente por corantes contendo mais de um grupo azo (diazo, triazo e etc.) ou pré-transformados em complexos metálicos. Vantagens: alto grau de exaustão durante a aplicação

e consequente diminuição do conteúdo do corante nas águas de rejeito; solúvel em água. de cuba

solubilizado

Fibras proteicas; fibras celulósicas; poliéster

São insolúveis em água, porém durante o processo de tintura eles são reduzidos com ditionito, em solução alcalina, transformando-se em um composto solúvel (forma leuco). Posteriormente, a subsequente oxidação pelo ar, peróxido de hidrogênio, etc., regenera a forma original do corante

sobre a fibra. Sulfurosos Fibras celulósicas

Após a aplicação, se caracterizam por compostos macromoleculares com pontes de polissulfetos (- Sn-), os quais são altamente insolúveis em água. Em princípio são aplicados após pré-redução

em banho de ditionito de sódio que lhes confere a forma solúvel, e são reoxidados subsequentemente sobre a fibra pelo contato com ar.

Azoicos

Fibras celulósicas; acetato e triacetato; poliamida;

poliéster; acrílica

Sintéticos, insolúveis em água; são sintetizados sobre a fibra durante o processo de tingimento; resistentes à degradação natural; possuem caráter mutagênico e carcinogênico. Dispersos Poliéster e outras fibras

sintéticas

Baixa solubilidade em água. Tem boa solidez à luz, transpiração, lavagem e lavagem a seco. Os corantes dispersos têm tendência a bioacumular.

Branqueadores

ópticos Fibras naturais

Substância química que absorve radiação ultravioleta e emite radiação na região visível. São derivados dos compostos estilbênicos, distirilo-bifenila, benzoxazol-tiofenina, entre outros. Fonte: ARAÚJO; CASTRO, 1987; CARR, 1995; VELOSO, 2012.

2.1.7 Estamparia

A estamparia produz, no material têxtil, cores ou desenhos localizados. Normalmente os motivos estampados repetem-se em intervalos regulares, sendo que cada cor é estampada separadamente. A estamparia divide-se em (CARR, 1995):

 Preparação da pasta de estampar: é feita com espessante, para aumentar sua viscosidade e impedir que os desenhos se alastrem.

 Estampagem: pode ocorrer por estamparia com tela ou estamparia rotativa.

 Secagem: depois da deposição da pasta sobre o tecido é necessário proceder à secagem para evitar o alastramento da pasta.

 Fixação: pode ser feita por calor seco, vaporização ou tratamento úmido.

Na estamparia também são utilizados aditivos químicos para auxiliar o processo, sendo os principais listados no Quadro 3.

Quadro 3 – Aditivos químicos utilizados no processo de estamparia.

Produto Função Base química

Espessante Conferem características reológicas e viscosidade à pasta

Alginato, CMC, polímeros acrílicos,

hidroxietilcelulose Dispersante Dispersam corantes ou

pigmentos insolúveis na pasta Nonilfenol etoxilado Ligante Proporciona a adesividade dos

pigmentos por polimerização

Polímeros estireno- butadieno Agente

higroscópio

Permite que a pasta tenha um mínimo de umidade durante a

termofixação

Ureia

Ajustador de pH

Ajuste do pH ideal para a fixação do corante à fibra ou para a polimerização do ligante na estampagem com pigmentos

Carbonato de sódio, hidróxido de amônio,

trietanolamina

Antiespumante Evita a formação de espuma e bolhas

Emulsões de silicone, hidrocarbonetos

alifáticos Amaciantes Melhora o toque final nas

estampas Emulsões de silicone Fonte: ALCÂNTARA; DALTIN, 1996.

No processo de estamparia, a geração de efluentes é baixa em volume, mas a concentração de poluentes é maior do que no efluente do processo de tingimento. Os poluentes orgânicos que podem ser encontrados nos efluentes da estamparia são: ureia, corantes, pigmentos, solventes orgânicos, amônia, sulfatos, sulfitos, polissacarídeos, derivados do CMC, poliacrilatos, glicerina, polióis, m-nitrobenzeno sulfonato, álcool polivinílico, óleos minerais e hidrocarbonetos alifáticos (MARECHAL et al., 2012).

2.1.8 Acabamento

O termo acabamento engloba todos os outros tratamentos que garantem certas propriedades ou operacionalidade às fibras. O acabamento pode envolver os tratamentos mecânicos/físicos e químicos feitos na fibra, fios ou tecido para que se melhorem as propriedades de textura e desempenho (CARR, 1995; GHALY et al., 2014).

Os poluentes orgânicos encontrados durante esse processo são: agentes de cross-linking em acabamentos fáceis de passar (easy-care); agentes retardantes de chama; agentes amaciantes; agentes antiestáticos; agentes hidrofóbicos/oleofóbicos; biocidas; entre outros (ALCÂNTARA; DALTIN, 1996; CARR, 1995).

2.2 OBTENÇÃO DO LODO BIOLÓGICO E FÍSICO-QUÍMICO

No documento Caracterização de óleos resultantes da pirólise do lodo têxtil (páginas 42-51)